随着我国铁路网、城市地铁和轻轨的高速发展,高速列车已经成为我国铁路发展的跨越性标志。列车速度提高的同时对车体的安全性和精度要求也越来越高,铝合金轻量化车体已经成为高速铁路列车首选。车体材料和工艺要求的改变也带来生产能力严重不足的问题,而焊缝的焊接和后处理是制约生产效率和加工精度的关键工序之一。本课题主要针对长春轨道客车动车车厢焊缝磨削后处理中手工磨抛效率低、劳动强度大、磨抛精度难以保证的难题,以轨道客车车体等大型结构件焊缝自动磨抛后处理作为工程应用背景,结合履带式行走机构和多吸盘吸附机构设计了一款焊缝自主磨削机器人。解决了大型加工设备加工过程中设备刚度与加工尺寸的矛盾,大大提高了加工柔性,在本领域的国内外研究中处于领先位置。论文通过对国内外平面磨削和移动机器人的发展现状及趋势的了解和分析,针对本课题工作环境和加工要求,确定了机器人总体设计方案,对机器人双履带行走机构,多吸盘吸附机构和两自由度气动磨削机构进行了详细论证和开发。针对机器人真空气路和进给机构设计方案进行深入设计选型和校核计算,对关键结构进行了静力学分析,校核了零件设计合理性。对机器人静态工作稳定性进行了分析,给出了各向失稳原因,通过建立相应的静力学模型和平衡方程给出了安全条件：①纵向不失稳条件：Qmax<64°;②横向不失稳条件：α≤36°；③不产生滑移条件：θ≤50°。对机器人转弯方式进行了描述,机器人采用轮式和履带式相结合的方式转弯,以导向轮作为转弯驱动配合柔性可侧弯履带完成转弯,对转弯条件进行计算,得出当前转弯半径和允许转弯角度足以满足焊缝跟踪的要求。对机器人控制思路和工作过程的实现进行了解析和规划。建立了机器人CATIA三维数学模型,在Simdesign for Catia环境下对模型进行的约束施加后,运用ADAMS对机器人磨削执行机构加工过程和多吸盘履带机构行走过程进行了仿真分析。根据实际工作情况设定的机器人加工系统受力,分析了加工过程中各向模组滑块所受扭矩情况,并得出最大扭矩,判定其满足正常工作条件；对机器人工作过程中相对敏感的垂直方向位移和前进方向速度进行了仿真,对结果进行了分析,并提出了优化意见。课题的研究工作得到了国家自然科学基金项目“微小移动机器人视觉伺服自主作业模式与行为模型研究”(编号50975123)的资助。